600MW超临界机组锅炉氧化皮生成机理研究

600MW超临界机组锅炉氧化皮生成机理研究

徐长亮

（宝清县神华国能宝清煤电化有限公司黑龙江双鸭山154002）

摘要：随着社会的发展与经济的进步，社会对电能的需求量也在不断的增加，与此同时，在我国推行的节能减排的方针政策的引导下，我国逐渐研发出一款新型的600MW超临界机组，其具有超高的抗氧化与抗腐蚀能力，对电力系统起到很好的保护作用。本文将对600MW超临界机组锅炉氧化皮生成机理进行分析，并提出可行性的防护措施，以供参考。

关键词：600MW超临界机组锅炉；生成机理；氧化皮生成；危害；防护措施

1600MV超临界机组锅炉

1.1600MV超临界机组锅炉

600MV超临界机组是一种比较大型的燃煤发电机组。而超临界是指温度与压力超过一定值之后，流体会处于气态与液态的中间状态，这种状态被称之为超临界状态。然而由于机器内部温度的上升，水分子动能就会相应的增大，并且分子间的距离也会相应的逐渐变大；当机组与临界温度相等时，分子之间的距离就会大于液体水分子的之间距离的上限，在这期间水会由液体状态变成水蒸气的状态，然后再进行继续的加热，这时水蒸气的温度就会相应的升高，水蒸气体积就会继续膨胀，比容也会不断的变大。600MW超临界机组锅炉即是主蒸汽压力超过（大于）临界点压力，输出功率为600MW的锅炉。

1.2600MW超临界机组锅炉的优势

1.2.1具有热效率高与节约燃料的优势。

超临界机组锅炉的主要热效应会受主蒸汽的温度与压力的影响，随着其温度与压力的升高，超临界机组锅炉的热效率也会相应的提高，通常情况下，其提高的范围在百分之二到百分之三之间。

1.2.2具有污染排放量低的优势

在超临界机组锅炉的排放过程中，其释放物中的NOx和CO2会比其他机组的排放量低，因此，对环境的污染程度也会相对比较小。

2600MW超临界机组锅炉氧化皮生成

超临界机组锅炉在高温高压的状态下运行，在锅炉管内会不断的发生氧化作用，进而形成养化皮。然而，在其运行中，氧化皮的厚度也会在不断的增加，当其受到一定的外力作用时就会出现氧化皮脱落现象，这时脱落的在锅炉管中堆积，从而会造成管道堵塞。

2.1形成机理

超高临界机组锅炉在高温的状态下，水蒸气会分解成氢气与氧气两种物质，而在锅炉壁管道内会含有Fe2+、Fe3+、Cr3三种物质，其中Cr3+离子活性能力较强，会与锅炉内部产生的水蒸气相遇从而发生化学反应，进而生成Cr2O3，而这层氧化膜对锅炉管内部起到了一定的保护作用。然而，随着锅炉内部运行时间的增加，养护膜会失去原有的功效，并且其所生成的Cr2O3氧化膜也会出现裂纹现象，基体中的铁离子（Fe2+和Fe3+）向外扩散，也被氧化成氧化皮，形成内层Fe3O4，外层Fe2O3的结构。

2.2超临界机组锅炉氧化皮形成的影响因素

2.2.1受炉管材料的影响。由于不同的炉管所使用的材料有所不同，因此，其抗氧性能也存在着差异。通常情况下，炉管材料具有较高的抗氧性能，但是其所具有的氧化速度相对也比较慢。然而，在不同的温度条件下，材料相同的炉管所具有的抗氧化性能也存在着差异，据数据显示，温度越高，其氧化速度也相对比较快。

2.2.2受氧化厚度的影响。通常情况下，当炉管内的氧化皮达到一定的厚度标准时，基体与氧化成就会进行一定的分离，在此之后基体还会进一步的被氧化，材料不同其分离的厚度也会存在着差异。而这时不锈钢为0.1mm，铬钼钢为0.2mm-0.5mm。

3锅炉氧化皮生成的危害

3.1对锅炉的正常运行产生不同程度的影响

在锅炉的运行过程中，会受炉管内部氧化皮的作用使主汽门发生卡涩，其严重时会造成主汽门无法进行正常的关闭，从而会对整个机组的运行产生不同程度的影响。同时，氧化皮也会随着时间的增加而产生碎屑，这样就容易发生管道与阀门堵塞现象，这样会发生安全隐患问题。

3.2受热不均匀状态

在氧化皮的锅炉内部，氧化皮会基体与厚度会发生一定的分离。发生分离的氧化皮会发生基体分离。氧化皮局部也会受到受热与高温的影响。在局部发生高温受热的情况下，也会造成爆管现象。

3.3受其他因素的影响

在氧化皮受到蒸汽流通的作用下，炉管内部的氧化皮碎屑会随着气流的运动而流出炉管，从而对汽轮叶片造成不同程度的损伤，从而会对水质造成不同程度的污染。

4防止锅炉氧化皮生成的措施

4.1对管材进行合理的选择

锅炉炉管的材料与炉管的抗氧化性能有着直接的关系，而在炉管内部形成的Cr2O3氧化膜对炉管起到一定的保护作用。因此，在进行炉管材料的选择上，必须要选择金属性能较好的材料，Cr含量高达20%的合金材料会生成致密稳定的保护膜，增强炉管内壁的抗氧化性能。

4.2管材热处理

管道的热处理方式会对Cr的扩散速率有一定的影响，会炉管的强度也会有一定的影响。晶粒加工细化的管材会加快Cr的扩散速率，加速Cr2O3保护膜的形成。

4.3对锅炉的正常运行起到一定的保障作用

锅炉的正常运行会受到金属温度与热面蒸汽双重因素的影响，能够有效的延长锅炉的使用寿命。机组在高温的状态的运行过程中，当其温度超过高压的温度时，机组锅炉会由于受高温高压的影响，进而的氧化炉管壁，使其发生脱落现象，严重时会出现爆炸等后果。

4.4合理的使用加氧工况

在机组锅炉的运行过程中，其炉内的氧化与炉内的水质有着直接的关系。必须要根据水质的情况的不同对加氧工况进行合理的选择。同时，也应该使用合理的方式使金属表面形成一种双层氧化膜，对金属合金的氧化作用加以控制。

4.5做到定期的维护工作

由于每一种机器都有其自身的使用年限，在其正常年限的使用过程中，必须要做到定期的保养与维护工作，从而能够有效的降低机组锅炉的损坏程度，提高机组锅炉的使用寿命。然而，机组锅炉的使用过程中，在锅炉的启用或者是停用时一定要采取有效的措施进行升温与降温，这样也能降低机组锅炉的损坏程度。

5结语

综上所述，在实际的电力系统运行过程中，600MW超临界机组锅炉发挥着非常重要的作用。就600MW超临界机组锅自身的性质来说，其虽然具有超高的抗氧化作用，然而，在高温高压条件的作用下，在炉管内壁会发生氧化作用，从而会产生过厚的氧化层，但是其会给机组运行过程中带来一定的危险，因此必须要采取有效的措施，对机组锅炉进行实时的检测，及时的发现问题丙炔采取合理措施进行解决，避免锅炉壁发生尽快的氧化，从而保障机组锅炉在正常的状态下运行。

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